Ausatemstärke beim Pusten in einen Silikonschlauch

Erste Frage Aufrufe: 276     Aktiv: 22.09.2023 um 11:17

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Hallo, ich entwickele ein Therapiekonzept zur Verbesserung der Ausatemstärke bei ProbandInnen. Dabei sollen diese in einen 10mm (Innendurchmesser) dicken Silikonschlauch pusten, welcher in einen Eimer (10 Liter) mit Wasser gehalten wird. Das Wasser stellt dabei den Widerstand dar, gegen den gepustet wird. Je tiefer man den Schlauch hält, desto schwerer ist es beim Ausatmen. Meine Frage richtet sich an die Operationalisierung dieser Methode. Wie kann ich genau bestimmen, wie stark der Ausatemdruck bei wie viel Zentimeter Wassertiefe ist. Zu Beginn teste ich die ProbandInnen mit einem Spirometer hinsichtlich ihrer ursprünglichen Ausatemstärke. Das Gerät misst das dann in Liter/Minute. Das Training startet dann auf einem Niveau von 70% der maximalen Stärke der jeweiligen Person.  Ich hatte gehofft, es gäbe eine Möglichkeit, die Einheiten umzurechnen sodass eine Übereinstimmung mit Zentimeter/Wassersäule und dem Ausatemdruck entsteht. Vielen Dank für eventuelle Antworten!
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Das ist sehr einfach. Die Wassersäule oberhalb der Ausgangsöffnung des Schlauchs erzeugt einen hydrostatischen Druck. Dieser beträgt bei Wasser 100 Pascal pro Zentimeter Tiefe. Dieser Druck muss vom Probanden aufgebracht werden.

Hinzu kommt noch ein konstanter Wert, der durch den Schlauch selbst verursacht wird. Dieser Wert hängt von der Länge und dem Durchmesser des Schlauchs und der Strömungsgeschwindigkeit ab. Den Wert musst du einmal für diesen bestimmten Schlauch bestimmen und kannst ihn dann als konstant annhemen.
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Vielen Dank für die Hilfe! Da ich überhaupt nicht bewandert bin mit der genauen Berechnung....hast du eine konkrete Formel oder Gleichung mit der ich den konstanten Wert des Schlauchs berechnen kann?

Wie könnte man die Strömungsgeschwindigkeit (In diesem Fall atmet man ganz normal und mit gleichbleibender Geschwindigkeit aus) berechnen, wäre das mit einem Spirometer möglich?
  ─   usere08cde 20.09.2023 um 13:49

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Eine Formel, um die Druckdifferenz in einem Schlauch zu berechnen, ist das Hagen-Poiseuille-Gesetz. Die Formel ist nicht ganz einfach, aber dabei kann ich dir helfen.

Die Strömungsgeschwindigkeit kannst du mit einem Spirometer messen. Oder eine Überschlagsrechnung machen: Angenommen das Atemvolumen beträgt 0,5 Liter in 5 Sekunden, dann ist der Volumenstrom 0,1 Liter pro Sekunde oder \(10^{-4} m³/s\). Teile das durch die Querschnittsfläche \(A=\pi r^2\) des Schlauchs, das ergibt die Strömungsgeschwindigkeit. Der Schlauchdurchmesser ist in deinem Fall 10mm, also ist die Querschnittsfläche \(7,8 \cdot 10^{-5} m^2\) und die Strömungsgeschwindigkeit ca. 1,3 m/s.
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Vielen Dank für die Hilfe und deine Bemühungen. Ich denke, das hilft mir schon ziemlich weiter...   ─   usere08cde 22.09.2023 um 11:17

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